吳思明
函數(shù)是高中數(shù)學(xué)最重要的概念之一,函數(shù)概念的出現(xiàn),是人類思維從靜飛躍到動的必然.變量的觀點是函數(shù)的基礎(chǔ),對應(yīng)關(guān)系是函數(shù)的本質(zhì).函數(shù)思想是數(shù)學(xué)思想的重要組成部分,在高中數(shù)學(xué)中起到橫向聯(lián)系和紐帶聯(lián)結(jié)的主干作用.函數(shù)思想是函數(shù)概念、性質(zhì)等知識更高層次的提煉和概括.構(gòu)造函數(shù)是函數(shù)思想的重要體現(xiàn),就是對于一個實際問題或數(shù)學(xué)問題,構(gòu)建一個相應(yīng)的函數(shù),從而更加有效地解決問題.運用函數(shù)思想解決數(shù)學(xué)問題要善于抓住事物在運動過程中那些保持不變的規(guī)律和性質(zhì).
縱觀高中的數(shù)學(xué)學(xué)習(xí),如果我們能立足于函數(shù)的觀點來處理數(shù)學(xué)問題,便能深剖其本質(zhì),善于發(fā)現(xiàn)其內(nèi)在聯(lián)系,并建立起良好的知識結(jié)構(gòu).函數(shù)的思想一旦為我們所掌握并靈活地運用它,使各方面知識相互滲透,解題時,思路將大大開闊,方法將更加靈活.下面簡單介紹一下運用函數(shù)思想來解決方程、不等式、參數(shù)的取值范圍等數(shù)學(xué)問題.
一、函數(shù)與最值問題
例3設(shè)z∈C,且滿足|z-(2+3i)|+|z-(2-3i)|=4,求d=|z|的最大值和最小值.
解設(shè)z=x+yi(x,y∈R),
則由|z-(2+3i)|+|z-(2-3i)|=4,
得到(x-2)2+y24=1,∴y2=4[1-(x-2)2].
∴d2=x2+y2=x2+4[1-(x-2)2]=-3x-832+283.
∵-1≤x-2≤1,即1≤x≤3.
于是,問題轉(zhuǎn)化為求d2=f(x)在閉區(qū)間[1,3]上的最值問題.不難看出.
當(dāng)z=1時,dmin=1;當(dāng)x=83,y=±253,
即z=83±253i時,dmax=2213.
解題分析:此題的解題關(guān)鍵是借助復(fù)數(shù)的代數(shù)形式設(shè)法轉(zhuǎn)化為關(guān)于復(fù)數(shù)z的實部x的二次函數(shù)來解決.
例4已知拋物線y=(x+1)2,直線y=x-1,求拋物線上的點到直線的最短距離.
解設(shè)(x0,y0)是拋物線上任意一點,它到直線y=x-1的距離為d.
d=|x0-y0-1|1+1,又∵y0=(x0+1)2代入,得
d=|x0-(x0+1)2-1|2=|x20+x0+2|2.
令m=x20+x0+2,據(jù)此拋物線的形狀,開口向上,Δ<0,
∴m恒為正,∴d=x20+x0+22,
∴問題轉(zhuǎn)化為求二次函數(shù)y=x20+x0+2的最小值為74.
∴dmin=742=728.
解題方法:求最大值、最小值問題關(guān)鍵是把握好函數(shù)關(guān)系,通過構(gòu)造函數(shù),使例題中條件與結(jié)論間的內(nèi)在聯(lián)系充分暴露,并借助于函數(shù)(例如二次函數(shù))圖像,利用其性質(zhì),通過數(shù)形結(jié)合來啟發(fā)學(xué)生的解題思路,使問題迎刃而解.
二、構(gòu)造函數(shù)比較大小
例5比較log0.35與log0.34的大小.
解log0.35與log0.34可以看作對數(shù)函數(shù)y=log0.3x,當(dāng)自變量x取5和4時,分別對應(yīng)的函數(shù)值,根據(jù)0<0.3<1,根據(jù)對數(shù)函數(shù)y=log0.3x在(0,+∞)上是減函數(shù)的性質(zhì),得出log0.35 例6log20.3,20.3,0.32這三個數(shù)間的大小順序是(). A.0.32<20.3 B.log20.3<0.32<20.3 C.0.32<20.3 D.0.32 解在同一坐標(biāo)系中,畫出y=2x,y=0.3x,y=log2x的圖像, 并找出yA=20.3,yB=0.32,yC=log20.3. 觀察圖像知log20.3<0.32<20.3,故選B. 解題關(guān)鍵:根據(jù)需要分別構(gòu)造冪、指、對函數(shù),根據(jù)函數(shù)圖像的單調(diào)性進(jìn)行比較大小,此類題常與不等式知識相結(jié)合. 三、方程與函數(shù)(解方程f(x)=0就是求函數(shù)f(x)的零點) 例7已知方程x2+2px+1=0有一根大于1,一根小于1,求p的范圍. 解根據(jù)題意作二次函數(shù)y=x2+2px+1的草圖,如圖,當(dāng)x=1時,y=1+2p+1=2p+2, 解題分析:方程與不等式,可看作是對函數(shù)值加的制約條件,滿足這個條件的變量的值就是方程和不等式的解,從例題可以看出,有些題的已知條件和結(jié)論間似乎缺少必然的聯(lián)系,如何設(shè)法跨越這道鴻溝,突破思維定式,關(guān)鍵通過尋找,建立函數(shù)關(guān)系作為輔助工具,化難為易,化繁為簡,這就是將難點轉(zhuǎn)化、尋求最佳方案的有效方法. 總之,在數(shù)學(xué)的學(xué)習(xí)中,應(yīng)自覺運用函數(shù)的思想方法,對提高學(xué)生分析問題、解決問題的能力都有極大好處,有助于培養(yǎng)學(xué)生用運動、變化、聯(lián)系的觀點來解決問題的意識,增強(qiáng)學(xué)生對知識的橫向聯(lián)系,構(gòu)造函數(shù)的思想就是利用知識的相關(guān)性將各部分知識融會貫通,相互轉(zhuǎn)化.可見,在解題中掌握一定的思想方法是不容忽略的,應(yīng)給予重視,它將使學(xué)生的創(chuàng)造力得到發(fā)展,思維的靈活性得到提高,長此訓(xùn)練下去,學(xué)生將受益終生.